Селекционный потенциал межлинейных гибридов рапса: характеристика масличности и жирнокислотного профиля

Научная статья УДК 633.853.494

Введение. Одной из ключевых проблем современности, обусловленной ростом численности населения планеты, остается обеспечение продовольственной безопасности [1]. При этом сельское хозяйство оказывает значительное влияние на экологическую обстановку, особенно животноводство [2]: оно потребляет 26 % водных ресурсов, 40 % пашни занято кормовыми культурами, и, по оценке ФАО, животноводческая отрасль ответственна за 18 % всех антропогенных выбросов парниковых газов. Решением этой проблемы может стать увеличение доли растительной пищи в рационе человека [1], в том числе за счет растительных белков и масел, способных удовлетворить потребности в питании и одновременно снизить экологическую нагрузку.

Среди масличных культур особое место занимает рапс ( Brassica napus L.), который обеспечивает около 14 % мирового производства растительных масел, уступая лишь пальмовому и соевому [3–5]. Масло рапса широко применяется в пищевой промышленности, а также является ценным сырьем в производстве биодизеля и в фармацевтике [6–8]. В России за последнее десятилетие производство рапсового масла увеличилось более чем втрое – с 1366 тыс. т в 2014 г. до 4660 тыс. т в 2024 г. [9]. Эти достижения связаны не только с расширением посевных площадей, но и с активным развитием селекционной работы по созданию сортов и гибридов рапса.

Рапс – амфидиплоидный вид (ААСС 2n = 4x = 38), образовавшийся в результате естественной гибридизации между Brassica rapa (АА 2n = 20) и Brassica oleracea (СС 2n = 18) [10].

Современные сорта и гибриды ярового рапса имеют выход масла более 40 % [11]. Помимо генотипа на содержание масла в семенах ярового рапса влияют элементы технологии возделывания, фитопатогенная нагрузка на растения в период выращивания, погодные условия, уход за растениями [12]. Однако масличность не является определяющим фактором выхода масла с гектара, так как этот показатель во многом зависит от семенной продуктивности, осыпаемости, дружности созревания, нормы внесения азота и др. [13–14].

Широкому распространению рапсового масла послужило и создание двунулевых сортов и гибридов культуры. Большинство современных сортов и гибридов происходят от ограниченного числа исходных форм, в частности, от сорта Bronowski, в котором были отобраны первые растения с 10-кратным уменьшением содержания глюкозинолатов, и сорта немецкой селекции Liho, в котором были отобраны генотипы с пониженным содержанием эруковой кислоты [15]. Для расширения генетического разнообразия в селекции рапса применяют методы отдаленной гибридизации с другими видами рода Brassica , ресинтез и генетическую трансформацию [16–19]. Однако это сопряженно с риском сцепленного наследования нежелательных признаков: высокое содержание глю-козинолатов, эруковой кислоты, низкая масличность и другие. Для устранения этой проблемы применяются маркер-опо-средованный отбор, беккросс и генетическое редактирование [16–18].

Таким образом, достижения в селекции рапса позволяют улучшать его качественные характеристики, в том числе жирнокислотный состав, с помощью как классических, так и современных методов.

Жирнокислотный состав масла рапса играет решающую роль в его пищевой ценности. Рапсовое масло имеет более высокую долю олеиновой кислоты, чем горчичное и арахисовое, и более низкое содержание насыщенных жирных кислот по сравнению с соевым и подсолнечным маслами, что улучшает его пищевой профиль [8; 20].

Высокое содержание мононенасыщен-ных жирных кислот, особенно олеиновой (C18:1), положительно влияет на сердечно-сосудистую систему и снижает уровень воспалений [3; 20]. Содержание линолевой и линоленовой кислот в качественном рапсовом масле составляет соответственно 14–18 % и 8–12 %, что определяет его вкусовые свойства и устойчивость к окислению [20].

Пальмитиновая кислота (C16:0) – самая распространенная насыщенная жирная кислота, содержание которой колеблется от 2,21 % до 7,99 %, а типичные значения составляют от 4,18 % до 6,00 %. Пальмитиновая кислота играет важную роль в формировании структуры масла, но избыточное потребление масла с высоким уровнем ее приводит к повышению холестерина, что опасно для организма человека [20].

Стеариновая кислота (C18:0) содержится в меньших количествах – от 1 % до 4,34 %, внося вклад в общее содержание насыщенных жирных кислот, которое, как правило, низкое по сравнению с ненасыщенными жирами [14; 20].

Цель исследования – изучить жирнокислотный состав и масличность семян ярового рапса, полученного в результате отдаленной гибридизации, с акцентом на содержание моно- и полиненасыщенных жирных кислот и эруковой кислоты.

Материалы и методы. Исследование проводили в 2023–2024 гг. Растительный материал был представлен ЦМС-линией М8мс (тип цитоплазмы Ogura-NWSUAF ) из коллекции ООО «Селекционная станция имени Н.Н. Тимофеева», шестью линиями-восстановителями фертильности и полученными топкроссом гибридными комбинациями: М8мс × у2, М8мс × у3, М8мс × у4, М8мс × у17, М8мс × у32 и М8мс × у35 (тип цитоплазмы Ogura-NWSUAF ). В качестве стандартов были использованы F 1 гибриды зарубежной селекции Джаз (№ 1) и Ахат (№ 2).

Отцовские линии-восстановители фертильности, используемые в скрещивании, были получены в результате межродовой гибридизации с амфидиплоидом Brassico-raphanus в 2020 г. (CR 2n = 18(36) [19]. Был проведен ряд беккроссов с одной из родительских линий ДДШки1мс, а также насыщающие скрещивания с ЦМС-лини-ями (Дж × М)ки1мс и Дждг1мс.

Исследование проводили в условиях Московской области (г. Москва), в производственных севооборотах ООО «Селекционной станции имени Н.Н. Тимофеева».

Посев, фенологические наблюдения, учеты, уборку проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [21].

Масличность семян определяли в центре коллективного пользования РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Для определения содержания сырого жира использовали экстракционный метод (ГОСТ 1085764) в модификации авторов [22]. Методика анализа была адаптирована под меньший объем семян.

Содержание жира в освобожденных от сора и подсушенных семенах в процентах вычисляли по формуле:

_ (m-m1)*100

—    m2    , где m – масса колбы с маслом, г;

m 1 – масса пустой колбы, г;

m 2 – навеска подсушенных семян, г.

Определение качественного состава масла проводили в соответствии с методикой, описанной в ГОСТ 30418-96, в модификации авторов [23]. Анализ выполняли в двух повторностях. Методика анализа была адаптирована под меньший объем образцов, для проведения анализа использовали навеску семян 50 мг. Идентификацию сигналов на хроматограммах осуществляли сопоставлением времен удерживания компонентов экстрактов и стандартных образцов (CRM47885, Supelco).

Результаты и обсуждение. Проведена оценка хозяйственно ценных признаков семян гибридных комбинаций ярового рапса: масличность, жирнокислотный состав (основные полиненасыщенные жирные кислоты), пониженное содержание эруковой кислоты.

Анализ родительских линий: ЦМС-линии М8мс и у2, у3, у17, у32, у35, показал, что содержание масла находилось в пределах 25,01–33,3 %, наиболее высокий уровень обнаружен у ЦМС-линии М8мс (рис. 1, табл. 1). Масличность полученных гибридных комбинаций существенно не различалась с данным показателем у родительских линий, находилась в пределах 28,65–38,90 % (рис. 1, табл. 2).

Рисунок 1 – Масличность (%) стандартов, родительских линий и гибридов, а также содержание эруковой кислоты

Fig. 1 – Oil content (%) and erucic acid content (mg/μmol) of standards, parent lines and hybrids

Таблица 1

Масличность и жирнокислотный состав родительских линий гибридов (%)

Table 1

Oil content and fatty acid composition of parent limes of hybrids (%)

Жирные кислоты		ЦМС-линия	Отцовские линии
		М8мс	у2	у3	у4	у17	у32	у35
Масличность, %		33,3	25,01	29,05	31,6	25,15	29,5	26,72
Эруковая кислота		0,03	0,05	0,03	0,03	0,03	0,03	0,04
C14:0	Миристиновая	0,06	0,08	0,08	0,07	0,07	0,08	0,08
C15:0	Пентадекановая	0,02	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
C16:0	Пальмитиновая	4,46	5,35	5,22	5,23	4,92	5,05	4,97
C17:0	Гептадекановая	0,03	0,06	0,05	0,05	0,04	0,05	0,05
C18:0	Стеариновая	1,70	2,77	2,87	2,69	2,39	2,80	3,08
C20:0	Арахиновая	0,66	0,97	0,96	0,91	0,83	0,91	1,03
C22:0	Бегеновая	0,4	0,56	0,51	0,49	0,46	0,47	0,55
C23:0	Трикозановая	0,02	0,03	0,03	0,03	0,03	0,13	0,03
C24:0	Лигноцериновая	0,27	0,40	0,38	0,36	0,34	0,35	0,43
C16:1	Пальмитолеиновая	0,27	0,45	0,41	0,41	0,35	0,38	0,38
C17:1	Гептадеценовая	0,11	0,16	0,14	0,14	0,12	0,13	0,14
C18:1n9	Олеиновая	62,74	55,53	58,47	59,45	60,21	57,08	60,62
C18:2n6	Линолевая	20,97	23,16	21,77	21,30	21,27	22,72	20,40
C18:3n3	α-линоленовая	6,63	8,67	7,49	7,26	7,07	8,22	6,52
C20:1n9	цис- 11-эйкозеновая	1,34	1,29	1,23	1,22	1,23	1,22	1,24
C20:2	цис- 11,14-эйкозадиеновая (ω-3)	0,07	0,08	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07
C24:1n9	Нервоновая	0,21	0,37	0,25	0,25	0,24	0,27	0,35

Все исследуемые образцы ярового рапса показали низкий уровень эруковой кислоты (0,02–0,05 %) и отвечают требованиям ГОСТ 10583 (рис. 1). Самое высокое содержание эруковой кислоты (C22:1) обнаружено у родительской линии у2 (0,05 %) (табл. 2), также высоким оно было у гибрида М8мс × у2 (0,4 %). У остальных изученных гибридов содержание эруковой кислоты было ниже, чем в скрещиваемых родительских линиях (табл. 1).

Результаты анализа жирнокислотного состава, общего содержания насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в исследованных образцах рапса приведены в таблицах 1 и 2. Можно отметить, что изученные образцы рапса содержат небольшое количество насыщенных жирных кислот (8,56– 10,02 %), тогда как ненасыщенные жирные кислоты составляют от 89,56 (М8мс × у3) до 91,44 % (М8мс × у2) (табл. 2).

Среди насыщенных жирных кислот наиболее значимыми в составе исследованных образцов являются пальмитиновая (C16:0) и стеариновая (C18:0), которые в совокупности составляют основную долю насыщенной фракции.

Пальмитиновая кислота, присутствующая в количестве 4,67–5,04 % у гибридов (табл. 1) и 4,46–5,35 % у родительских линий (табл. 1), является одной из ключевых насыщенных жирных кислот, влияющих на технологические свойства масла, а также на его пищевую ценность (табл. 1).

Содержание стеариновой кислоты составляет 2,13–2,52 % у гибридов (табл. 2) и 1,7–3,08 % у родительских линий, причем минимальное значение наблюдается у ЦМС-линии М8мс, а максимальное – у линии у35 (табл. 1).

Прочие насыщенные жирные кислоты, такие как миристиновая (C14:0) (в среднем у гибридов 0,07 %), арахиновая (C20:0) (0,82 %), бегеновая (C22:0) (0,46 %) и другие, присутствуют в незначительных количествах и не оказывают существенного влияния на свойства масла (табл. 2).

Таким образом, исследуемые гибриды ярового рапса характеризуются низким содержанием насыщенных жирных кислот, что делает их масличное сырье перспективным для производства пищевых масел с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот.

Основную долю жирных кислот в исследуемых гибридных комбинациях составляют мононенасыщенные жирные кислоты: олеиновая, линоленовая и α-ли-ноленовая с преобладанием олеиновой кислоты (С18:1), содержание которой варьировало от 58,12 % (М8мс × у32) до 62,51 % (М8мс × у42).

В среднем в масле исследуемых гибридов ярового рапса содержалось 60,60 % олеиновой кислоты (C18:1), что ниже уровня стандарта № 1 (64,35 %). Ни один из гибридов не превысил стандарт № 1 по содержанию олеиновой кислоты, что указывает на необходимость дальнейших исследований в селекции для создания гибридов с повышенным содержанием C18:1, улучшенным балансом жирных кислот и высокой пищевой ценностью, способных повысить их конкурентоспособность среди высокоолеиновых сортов.

Содержание линолевой кислоты (C18:2, ω-6) в исследованных образцах варьировало в относительно узком диапазоне, что свидетельствует о стабильности данного показателя среди гибридов и родительских линий. Среднее содержание линолевой кислоты в масле гибридов достигало 21,25 %, что несколько ниже, чем у родительских линий (21,62 %). У стандартов отмечено наименьшее содержание C18:2: № 1 – 20,11 %, № 2 – 18,44 %, что указывает на их более сбалансированный жирнокислотный состав с уклоном в сторону мононенасыщенных жирных кислот (табл. 1).

Наибольшее содержание линолевой кислоты среди гибридов было у М8мс × у32 (22,73 %), тогда как наименьшее – у М8мс × у42 (20,42 %) (табл. 2). Среди родительских линий максимальное значение зарегистрировано у линии у2 (23,16 %), а наименьшее – у ЦМС-линии М8мс (20,97 %) (табл. 1).

Таким образом, изученные гибриды имеют умеренный уровень линолевой кислоты (С18:2), что соответствует желаемому балансу между ω-6 и ω-3 кислотами. Гибрид М8мс × у32 с наивысшим содержанием C18:2 перспективен для селекции с целью увеличения содержания линолевой кислоты. В то же время снижение уровня линолевой кислоты у стандартов № 1 и № 2 может свидетельствовать о направленности их селекции на уве- личение доли олеиновой кислоты, что повышает окислительную стабильность масла и улучшает его потребительские свойства.

В среднем в масле гибридов содержалось 6,81 % α-линоленовой кислоты (C18:3n3, ω-3), что ниже, чем в родительских линиях (7,45 %), но сопоставимо со стандартом № 2 (6,77 %). Стандарт № 1 имел наибольшее содержание среди контрольных образцов – 8,42 % (табл. 2).

Таблица 2

Масличность и жирнокислотный состав межлинейных гибридов ярового рапса (%)

Table 2

Oil content and fatty acid composition of interline hybrids of spring rapeseed (%)

Жирные кислоты		Стандарты		Гибридные комбинации
		№ 1 Джаз F 1	№ 2 Ахат F 1	м8 мс × у2	м8 мс × у3	м8 мс × у4	м8 мс × у17	м8 мс × у32	м8 мс × у35	м8 мс × у42
Масличность, %		34,04	36,91	30,12	30,36	32,87	38,9	27,58	31,12	28,65
Эруковая кислота		0,02	0,03	0,4	0,03	0,03	0,03	0,04	0,02	0,02
C14:0	Миристиновая	0,07	0,05	0,07	0,07	0,07	0,07	0,08	0.06	0,07
C15:0	Пентадекановая	0,02	0,02	0.02	0,03	0,03	0,03	0,03	0.02	0,03
C16:0	Пальмитиновая	4,87	4,10	4,71	4,81	5,04	4,92	4,92	4,85	4,67
C17:0	Гептадекановая	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04
C18:0	Стеариновая	2,15	2,36	2,13	2,19	2,36	2,28	2,26	2,17	2,52
C20:0	Арахиновая	0,77	0,83	0,79	0,83	0,83	0,83	0,81	0,8	0,85
C22:0	Бегеновая	0,42	0,43	0,45	0,48	0,45	0,45	0,47	0,46	0,45
C23:0	Трикозановая	0,08	0,08	0,02	1,25	0,09	0,03	0,03	-	0,02
C24:0	Лигноцериновая	0,29	0,33	0,33	0,32	0,31	0,32	0,33	0,33	0,35
C16:1	Пальмитолеиновая	0,30	0,26	0,33	0,34	0,36	0,35	0,36	0,31	0,35
C17:1	Гептадеценовая	0,13	0,13	0,12	0,14	0,12	0,13	0,13	0,12	0,12
C18:1n9	Олеиновая	60,57	64,56	61,58	59,67	60,76	60,21	58,12	61,32	62,51
C18:2n6	Линолевая	20,11	18,44	20,77	21,20	21,34	21,27	22,73	21,08	20,42
C18:3n3	α-линоленовая	8,42	6,77	6,94	6,56	6,65	6,60	8,04	6,83	6,10
C20:1n9	цис- 11 -эйкозеновая	1,30	1,28	1,31	1,30	1,20	1,25	1,27	1,28	1,19
C20:2	цис- 11,14-эйкоза-диеновая (и-3)	0,07	0,07	0.08	0,07	0,06	0,07	0,09	0,07	0,07
C24:1n9	Нервоновая	0,21	0,23	0.27	0,25	0,23	0,24	0,28	0,23	0,22

Заключение.

• 1.    Масличность гибридных комбинаций составила 27,6–38,9 %, что на уровне значений, полученных на «Селекционной станции имени Н.Н. Тимофеева» в г. Москве. Учитывая высокую чувствительность показателя масличности к внешним факторам, требуется дальнейшая многолетняя проверка гибридных форм в различных агроэкологических условиях, а также оптимизация режима азотного питания растений для раскрытия их генетического потенциала.

• 2.    Все изученные гибриды отличались низким содержанием эруковой кислоты – в пределах 0,02–0,4 %, что соответствует требованиям ГОСТ 10583-76 (< 5 %).

• 3.    Гибриды характеризовались высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот, доля которых достигала 91,44 % (гибрид М8мс × у2). Основную часть составляли мононенасыщенные жирные кислоты, прежде всего олеиновая кислота, концентрация которой варьировала от 58,12 % (М8мс × у32) до 62,51 % (М8мс × у42). Полученные данные свидетельствуют о высоком качестве масла по жирнокислотному составу, его потенциальной ценности для пищевой переработки.

• 4.    У всех изученных гибридных комбинаций установлено низкое содержание насыщенных жирных кислот (в пределах 8,56– 10,02 %), что соответствует современным требованиям к пищевой ценности растительных масел. Такой жирнокислотного состав делает полученное масло более предпочтительным для использования в пищевой промышленности и диетическом питании.

Таким образом, исследованные гибриды и исходные линии обладают высоким уровнем пищевой ценности, оптимальным балансом жирных кислот и улучшенными технологическими характеристиками, что делает их перспективными для дальнейшей селекции и практического использования.